Устройство для автоматического регулирования температуры и влажности воздуха в вентилируемом и отапливаемом помещении Советский патент 1985 года по МПК F24F11/08 

логические элементы И подключены последовательно соединенные реверсивные счетчики и цифроаналоговые умножители.

3. Устройство по п. 1j о т л ичающееся тем, что датчик температуры наружного воздуха имеет цифровой выход, блоки управления вентилятором и электрокалорифером по температуре наружного воздуха снабжены блоками формирования кода и цифроаналотовыми преобразователями, причем входы блоков формирования кода соединены с датчиком температуры наружного воздуха, а выходы - с цифроаналоговыми преобразователями.

4. Устройство по п. 1, о т л ичающееся тем, что датчик температуры наружного воздуха имеет аналоговый выход; а блоки управления вентилятором и электрокалорифером по температуре наружного воздуха содержат последовательно соединенные усилители напряжения, блоки формирования задающего напряжения и согласующие усилители, причем датчик температуры наружного воздуха подключен к входам усилителей напряжения.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ И ВЛАЖНОСТИ ВОЗДУХА В ВЕНТИЛИРУЕМОМ И ОТАШШВАЕМОМ ПОМЕЩЕНИИ, содержащее вентилятор и электрокалорифер, снабженные коммутаторами, соединенными с вьрсодами элементов сравнения, датчики температуры и влажности воздуха в помещении и генератор пилообразного напряжения, выход которого связан с входами элементов сравнения, отличающееся тем, что, с целью обеспечения экономичного регулирования микроклимата в помещении при значительных колебаниях температуры наружного воздуха в зимний и переходный периоды, устройство снабжено датчиком температуры наружного воздуха, функциональным преобразователем, блоком формфования импульсов коррекции с задатчиком, блоками управления вентилятором по температуре наружного воздуха и по температуре воздуха в помещении, блоками управления электрокалорифером по температуре наружного воздуха и по влажности воздуха в помещении, программируемым задатчиком импульсов генератора и релейным элементом, причем выход датчика температуры наружного воздуха подключен через блоки управления вентилятором и электрокалорифером по температуре наружного воздуха к входам элементов сравнения, вход и выход репейного элемента соединены соответственно с выходом генератора и входами задатчика и блока формирования импульсов, вход функционального преобразователя подключен к выходу датчика температуры наружного воздуха, а выход vC к входу блока управления вентилято(Л ром по температуре воздуха в.помещении, выход блока формирования импульсов соединен с входами блоков управления вентилятором и электрокалорифером соответственно по температуре и влажности воздуха в помещении, а выходы этих блоков соединены 01 с входами блоков управления венти | лятором и электрокалорифером по темсо пературе наружного воздуха. 2, Устройство по п. 1, о т л иtN9 чающееся тем, что блоки управления вентилятором и электрокало«рифером соответственно по температуре и влажности воздуха в помещении содержат задатчики параметров воздуха в помещении, дополнительные элементы сравнения, логические элементы И с двумя входами, реверсивные счетчики и цифроаналоговые умножители , причем к входам дополнительных элементов сравнения подключены датчики и задатчики параметров воздуха в помещении, а к выходам через

Изобретение относится к технике кондиционирования воздуха.

Цель изобретения - обеспечение экономичного регулирования микроклимата в помещении при значительных колебаниях температуры наружного воздуха в зимний и переходный периоды.

На фиг. 1 представлена основная функциональная схема устройства; на фиг. 2 - упрощенный вариант схемы без блока формирования импульсов коррекции; на фиг. 3 - зависимости производительности L вентилятора и мощности Р калорифера, а также зада ния по температуре воздуха внутри помещения от температуры наружного воздуха.

Устройство для автоматического регулирования температуры и влажности воздуха в вентилируемом и отапливаемом помещении 1 содержит вентилятор 2 и электрокалорифер 3, снабженные коммутаторами 4 и 5, сое диненными с выходами эле|ментов 6 и 7 сравнения, датчики 8 и 9 температуры и влажности воздуха в помещении 1 и генератор 10 пилообразного напряжения, выход которого связан с входами элементов 6 и 7 сравнения датчик 11 температуры наружного воздуха,, функциональный преобразователь 12, блок 13 формирования импульсов коррекции с задатчиком 14,

блоки 15 и 16 управления вентилятором 2 по температуре наружного воздуха и по температуре воздуха в помещении 1, блоки 17 и 18 управления электрокалорифером 3 по температуре наружного воздуха и по влажности воздуха в помещении 1, программируемьш задатчик 19 импульсов генератора 10 и релейный элемент 20, причем выход датчика 11 темпера туры наружного воздуха подключен через блоки 16 и 17 управления вентилятором 2 и электрокалорифером 3 по температуре наружного воздуха к входам элементов 6 и 7 сравнения, вход и выход релейного элемента 20 соединены соответственно с выходом генератора 10 и входами задатчика 19 и блока 13 формирования импульсов, вход функционального преобразователя 12 подключен к выходу датчика температуры наружного воздуха, а выход - к входу блока 16 управления вентилятором 2 по температуре воз.-п духа в помещении 1, выход блока 13 формирования импульсов соединен с входами блоков 16 и 18 управления вентилятором 2 и электрокалорифером 3 соответственно по температуре и влажности воздуха в помещении 1, а выходы этих блоков 16 и 18 соединены с входами блоков 15 и 17 управления вентилятором 2 и элекГрокалорифером 3 по температуре наружного воздуха.

Блоки 16 и 17 управления вентиятором 2 и электрокалорифером 3 соответственно по температуре и влажности воздуха в помещении 1 содержат задатчики 21 и 22 параметров воздуха в помещении 1, дополнительные элементы 23 и 24 сравнения, логические элементы 25-28 И с двумя входами, реверсивные счетчики 29 и 30 и цифроаналоговые умножители 31 и 32, причем к входам дополнительных элементов 23 и 24 сравнения подключены датчики 8 и 9 и задатчики 21 и 22 параметров воздуха в помещении 1, а к выходам через логические элементы 25-28 И подключены последовательно соединенные реверсивные счетчики 29 и 30 и цифроаналоговые умножители 31 и 32.

Датчик 11 температуры наружного воздуха имеет цифровой выход. блоки 15 и 17 управления вентилятором 2 и электрокалорифером 3 по температуре наружного воздуха снабжены блоками 33 и 34 формирования кода и цифроаналоговыми преобразователями 35 и 36, причем входы блоков 33 и 34 формирования кода соединены с датчиками 11 температуры наружного воздуха, а выходы - с цифроаналоговыми преобразователями 35 и 36.

Датчик 11 температуры наружного воздуха име:ет аналоговый выход а блоки 15 и 17 управления вентилятором 2 и электрокалорифером 3 по температуре наружного воздуха содержат последовательно соединенные усилители 37 и 38 напряжения, блоки 39 и 40 формирования задающего напряжения и согласующие усилители 41 и 42, причем датчик 11 температуры нарулмого воздуха подключен к входам усилителей 37 и 38 напряжения.

Устройство для автоматического регулирования температуры и влажности воздуха в вентилируемом и отапиваемом помещении работает следуюим образом.

Пpoгpa миpyeмым задатчиком 19 икла устанавливаются длительность ютпульсов и число их повторения в общем цикле, а задатчиком t4 - чисо импульсов, приходящихся на один нтервал коррекции. Кроме того, заатчикаш 21 и 22 устанавливаются значения температуры и влажности оздуха внутри помещения 1.

После включения устройства запускается генератор 10 пилообразного напряжения, начинают вьщавать информацию датчики 11 и 8 температуры и датчик 9 влажности, а счетчики 29 и 30 устанавливаются в исходное состояние , при котором ка выходе выдается код числа, примерно равного половине максимально возможного. Цифроаналоговыми умножителями 31 и 32 эти коды преобразуются в напряжение и вьздаются на входы цифроаналоговых преобразователей 35 и 36.

Цифровой код температуры наружйого воздуха с выхода датчика 11 подается на входы блоков 33 и 34 формирования кода для вентилятора 2 и электрокалорифера 3, для которьпс установлены предельные значения кодов задания 2 128 ед. Например, на фиг. Зо и 35 при температуре наружного воздуха 5°С код задания производительности вентилятора 2 составляет 71 ед., а код задания мощности электрокалорифера 39 ед. После преобразования этих кодов цифроаналоговыми преобразователями 35 и 36 при напряжении на входах опорного напряжения, например, 10 В на их выходах будут соответственно напряжения 10/128x71 5,6 и 10/128x39 3,1 В. Эти напряжения в элементах 6, 7 сравнения сравни.ваются с выходным напряжением генератора 10. Если напряжение генератора 10 больше напряжения на выходе цифроаналоговых преобразователей 35 и 36, то на выходах элементов 6, 7 сравнения будут сигналы низкого уровня. Как только напряжение генератора 10 будет меньше напряжения на выходе цифроаналогового преобразователя 35, то на выходе элемента 6 сравнения появится сигнал высокого уровня. Аналогично, сигнал высокого уровня на выходе элемента сравнения 7 появится, когда напряжение генератора 10 будет меньше напряжения на выходе цифроаналогового преобразователя 36. Напряжения высокого уровня с выходов элементов 6 и 7 сравнения открывают коммутаторы 4 и 5, включая вентилятор 2 и электрокалорифер 3. Как только напряжение генератора 10 будет больше напряжений на выходе цифроаналоговых преобразователей 35 и 36 вентштятор 2 и л€тстокалорифер 3 отключаются. В пауах между включениями вентилятор 2 аходится в состоянии свободного выбега. При этом при заданном коде производительности вентилятора 2 длительность импульсов генератора 10 должна быть такова, чтобы за время паузы между последовательными включениями вентилятор 2 никогда не останавливался. Это обстоятельство облегчает работу вентилятора 2 в импульсном режиме.

После повторения заданного числа импульсов генератора 10 минимальной длительности задатчика 19 задает следующую уставку длительности импульсов и число их повторения. Длительность импульсов изменяется и пропорционапьно изменяется время включения вентилятора 2 и электрокалорифера 3. Так продолжается до окончания общего цикла. После этого цикл работы программируемого задатчика 19 повторяется. На каждый

импульс генератора 10 в программируемый задатчик 19 и в блок 13 формирования импульсов коррекции релейный элемент 20 вьщает прямоугольный импульс. Эти импульсы обеспечивают функционирование программируемого задатчика 19 и формирование импульсов коррекции. В блоке 13 импульсы от релейного элемента 20 подсчитываются, насчитанное число сравнивается с уставкой задатчика 14 и при совпадении заданного и насчитанного чисел блок 13 формирования импульсов коррекции вьщает импульс разрешения коррекции коэффициентов передачи по блокам 16 и 18 управления.

При отсутствии повьшенных требований к влажности воздуха внутри помещения (функциональный преобразователь 12 не используется) значение температуры воздуха внутри помещения 1, измеренное датчиком 8, сравнивается в элементе 23 сравнения с уставкой задатчика 21. Если температура в помещении вьппе заданной, то элемент 23 сравнения выдает сигнал Больше, если ниже заданной, то сигнал Меньше. Сигнал отклонения температуры от нормы при наличии сигнала разрешения коррекции через -элемент 25 и 26 И 12 или 14 подается соответственно на входы сложения или вычитания реверсивного счетчика 29, увеличивая или уменьшая число,.записанное в счетчике 29. Соответственно увеличиваеся или уменьшается напряжение на выходе цифроаналогового умножителя 31 и, как следствие, напряжение на выходе цифроаналогового преобравателя 35 в блоке 15 управления вентилятором, что при превышении температуры воздуха внутри помещения 1 сверх заданного значения вызывает увеличение производительности вентилятора 2, а при значении температуры ниже заданной - снижение производительности.

Одновременно датчик 9 измеряет влажность воздуха внутри помещения 1. Измерение значения влажности сравнивается в элементе 24 сравнения с уставкой задатчика 22. Если влажность в помещении 1 вьшге заданной , то элемент 24 сравнения вьщает сигнал Больше, а если ниже заданной, то сигнал Меньше. Сигнал отклонения влажности от нормы при наличии сигнала разрешения коррекции через логические элементы 27 и 28 И подается соответственно на входы сложения или вцчитания реверсивного счетчика 30, увеличивая рши уменьшая число, записанное в счетчике 30. Соответственно увеличвается или уменьшается напряжение на выходе цифроаналогового умножителя 32 и, как следствие, напряжение на выходе цифроаналогового преобразователя 36 в блоке 17 управления электрокалорифером, что при увеличении влажности воздуха в помещении 1 выше уставки приводит к увеличению мощности, выделяемой электрокалорифером, а при уменъшении влажности - к уменьшению этой мощности.

Введение функционального преобразователя 12 позволяет в весеннеосенние переходные периоды, характеризующиеся повьш1енной влажностью наружного воздуха при температурах этого воздуха (-15) - (-ь15)°С, более полно соблюдать влажностный режим внутри помещения 1. Этот эффект достигается за счет того, что функциональный преобразователь 12 при повьшении температуры наружного воздуха изменяет уставку заданной температуры, подаваемой на элемент 23 сравнения. За счет этого уменьшается коэффициент передачи по каналу задания производительности вентилятора 2, происходит уменьшение подачи в помещение влажного наружного воздуха и. следовательно, повышение температуры воздуха внутри .помещения 1, что приводит к уменшению относительной влажности воздуха внутри помещения 1. Однако уставка температуры воздуха, выдаваемая функциональным преобразователем 12, не может быть меньше установленной задатчиком 21.

Блоки 16 и 18 управления вентилятором 2 и электрокалорифером 3 по температуре и влажности воздуха внутри помещения 1 имеют две особенности функционирования. Они реагируют на изменения параметров воздуха периодически. Периодичность коррекции определяется задатчиком .14, блоком 13 формирования импульсов коррекции и обеспечивается элементами И. Она вызвана значительной инерционностью и нелинейностью объекта регулирования и введена для того, чтобы изменения коэффициентов передачи по основным каналам следовали из установившихся параметров воздуха.

Вторая особенность блоков 16 и 18 управления заключается в том, что в блоках 16 и 18 сохраняется информация об отклонении температуры и влажности воздуха внутри помещения от заданных значений на весь период действия возмущений и устранения их последствий. Последнее обепечивается наличием в блоках 16 и 18 управления счетчиков 29 и 30.

Влияние работы блоков 16 и 18 управления на коэффициенты передачи проявляется наиболее интенсивно в случаях, когда имеются значительные возмущения, некоррелированные с температурой наружного воздуха, а такяЕВ тогда, когда зависимости коэффициентов передачи от температуры наружного воздуха для блоков 33 и 34 формирования кода заданы очень приближенно без учета особенностей помещения 1 и условий его эксплуатации. Систематически измеряя и записывая параметры наружного и внутреннего воздуха, а также сигналы на выходах цифроаналоговых преобразователей 35 и 36 и цифроаналоговых

умножителей 31 и 32 можно уточнить зависимости и привести их к виду, при котором отклонения параметров воздуха внутри помещения 1 будут минимальными.

В тех случаях, когда возмзтцения ограничены, а зависимости для блоков 33 и 34 формирования кодов производительности вентилятора 2 и мощности электрокалорифера 3 установлены достаточно точно, возможно применение устройства по второму вариан ту (фиг. 2), работа которого отличается от работы устройства по основному варианту только способом

преобразования задающих напряжений.

Напряжение с выхода датчика 11 температуры наружного воздуха преобразуется усилителями 37 и 38 до уровней, обеспечивающих нормальную

работу блоков 39 и 40 формирования задающих напряжений, в которых оно изменяется в соответствии с зависимостями, приведенными на фиг. 3, пропорционально заданию по производительности вентилятора 2 и мощности электрокалорифера 3. Затем напряжения усиливаются согласующими усилителями 41 и 42 и вьщаются на . элементы 6 и 7 сравнения. В остальном работа устройства по второму варианту аналогична работе устройства по основному варианту.

Использование предлагаемого устройства позволяет обеспечить экономичное регулирование микроклимата в помещении при значительных колебаниях температуры наружного воздуха в зимний и переходные периоды, в том числе при наличии существенных возмущений, некоррелированных с температурой наружного воздуха, а также позволяет обеспечить более качественное поддержание относительной влажности за счет изменения уставки заданной температуры воздуха внутри помещения и более равномерное распределение воздуха по помещению, t

О

-30 -20 -Ю О W 20 нС

3 Ч 5 6 1 S 3 Ю JJ П /J W /5 Ki

3 i/ 5 ff 7 i 5 Я7 // k h w

t5 Ю

-tfO -30 -20 -Ю 0 fS 20

ff r 2 5 i/ 56 7 8 Ю h К Ь k 15

1-/(н)

()

Р / f W Kp /(/ffJ

Фиг.З